CC BY
46
6. Попов, А.В., Мананников Т.Н., Глухов Е.Д. Профилактика спаечной болезни в гинекологии // Эндоскопическая хирургия. - 2006. - № 6. - С. 36-41.
7. Суковатых Б.С., Липатов В.А., Дубонос А.А. и др. Экспериментальное и клиническое обоснование применения водного геля натриевой соли карбок-симетилцеллюлозы для профилактики рецидива острой спаечной кишечной непроходимости // Анналы хирургии. - 2008. - № 4. - С. 49-52.
8. Суфияров И.Ф., Шафиков Р.М., Нигматзянов С.С. и др. Противоспаечные барьеры в абдоминальной хирургии // Казанский медицинский журнал. -2008. - Т. 89, № 5. - С. 697-700.
9. Хасанов А.Г., Суфияров И.Ф., Нигматзянов С.С. и др. Способ хирургического лечения и профилактики послеоперационных перитонеальных спаек //
Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. - 2008. -№ 3. - С. 43-45.
10. Чекмазов И.А. Спаечная болезнь брюшины. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 160 с.
11. DiZerega G.S. Contemporary adhesion prevention // Fertility and Sterility. -1994. - Vol. 61, - N 2. -P. 219-235.
12. Mettler L., Hucke J., Bojahr B. et al. A safety and efficacy study of a resorbable hydrogel for reduction of post-operative adhesions following myomectomy // Human Reproduction. - 2008. - Vol. 23. - P. 10391100.
13. Nappi C., Di Spiezio S.A., Greco E. et al. Prevention of adhesions in gynaecological endoscopy // Human Reproduction - 2007. - Vol. 13. - P. 379-394.
УДК 537.632:579.861.2:616-092
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПОВЫШЕННОЙ НАПРЯЖЁННОСТИ НА ПРОЯВЛЕНИЯ ВИРУЛЕНТНЫХ И ПЕРСИСТЕНТНЫХ СВОЙСТВ СТАФИЛОКОККОВ ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИНФЕКЦИИ
© Неман М. Абдулькадер
Кафедра микробиологии, вирусологии, иммунологии Курского государственного медицинского университета, Курск
E-mail: [email protected]
Изучено влияния аномального магнитного поля, сопоставимого с геомагнитным полем региона КМА, на структуру популяций стафилококков по признакам вирулентности (гемолитическая, лецитиназная, ДНК-азная, фибринолити-ческая активность) и персистенции (антилизоцимная и антикомплементарная активность) при развитии экспериментальной инфекции. Установлено, что при развитии инфекции в организме мышей в составе популяций возбудителя происходил отбор высоковирулентных клонов, а по мере разрешения процесса гетерогенность популяции по признакам вирулентности увеличивалась. Гетерогенность популяций по антилизоцимной и антикомплементарной активности в период разгара заболевания, напротив, увеличивалась, а к концу его - уменьшалась. В организме мышей, подвергавшихся длительному и непрерывному воздействию магнитного поля повышенной напряжённости, степень проявления факторов вирулентности и, в особенности, факторов персистенции (антилизоцимная и антикомплементарная активность) в популяциях стафилококков была статистически достоверно более выражена, чем в условиях воздействия фонового геомагнитного поля.
Ключевые слова: стафилококки, гетерогенность популяций, факторы вирулентности и персистенции, экспериментальная инфекция, аномальное магнитное поле.
INFLUENCE OF A MAGNETIC FIELD OF THE RAISED INTENSITY ON MANEFISTATIONS OF VIRULENT AND PERSISTENT PROPERTIES OF STAPHYLOCOCCI IN AN EXPERIMENTAL INFECTION
Neman M. Abdulkader
Microbiology, Virology, Immunology Department of the Kursk State Medical University, Kursk
It was studied the affect of the abnormal magnetic field comparable with the geomagnetic field of KMA region on the structure of staphylococci populations according to virulence (haemolytic, lecitinase, DNA-ase, fibrinolytic activity) and persistence (antilysozime and anticomplement activity) in developing an experimental infection. It was established that in infection development in mice organism as a part of activator populations there was a selection of highly virulent clones, and in resolution of the process the heterogeneity of population according to virulence was increased. The heterogeneity of populations according to antilysozime and anticomplement activity in a fastigium, on the contrary, was increased, and by its end -decreased. In an organism of the mice which were exposed to the long and continuous influence of a magnetic field of raised intensity,a degree of manifestation of virulent factors and, in particular, persistent factors (antilysozime and anticomplement activity) in populations of staphylococci has been statistically authentically more expressed, than in the conditions of a background geomagnetic field.
Keywords: staphylococci, heterogeneity of populations, factors of virulence and persistence, an experimental infection, an abnormal magnetic field.
Гнойно-воспалительные заболевания, несмотря на успехи медицины, по-прежнему остаются актуальной медико-социальной проблемой. Причём, если проанализировать частоту их встречаемости, то можно отметить, что на протяжении последних лет она оставалась достаточно высокой и не проявляла тенденций к уменьшению [ 10, 11]. Одним из наиболее часто встречающихся патогенных агентов, вызывающих гнойновоспалительные заболевания, является
Staphylococcus aureus, причём вызываемые им осложнения трудно поддаются лечению. В качестве одной из причин этого можно назвать повышенную вирулентность штаммов и высокую частоту встречаемости лекарственной устойчивости. Вместе с тем необходимо отметить, что в
поддержании жизнедеятельности микроорганизмов, особенно в организме хозяина, важное место играют факторы их персистенции [6, 7], направленные на снижение воздействия факторов неспецифической и специфической антиинфекци-онной защиты макроорганизма. К числу таких признаков относится продукция бактериями субстанций, инактивирующих факторы иммунной защиты, способность бактерий специфически взаимодействовать с комплементом, индуцировать интерферон, связывать лизоцим, разрушать иммуноглобулины, угнетать фагоцитоз [4, 8, 9].
Сегодня можно с уверенностью утверждать, что все биологические объекты способны воспринимать и определённым образом реагировать на воздействие такого фактора внешней среды,
как магнитные поля. Увеличение интереса к изучению влияния магнитного поля на организм человека и микроорганизмы объясняется запросами практики, что связано с возрастающим внедрением магнитных полей в жизнь человека. При этом из всех разновидностей магнитных полей наименее изученным остаётся влияние слабых магнитных полей, к которым относятся аномальные геомагнитные поля, возникающие в тех регионах планеты, где имеются крупные залежи железосодержащих руд. К таким регионам относится Курская магнитная аномалия (КМА), на территории которой напряжённость геомагнитного поля в 4-5 раз превышает фоновое значение для других регионов. В исследованиях ряда авторов было установлено, что под воздействием магнитных полей аномальных характеристик региона КМА регистрируются изменения ряда биологических свойств микроорганизмов - возбудителей кишечных инфекций [1].
Принимая всё это во внимание, можно предположить, что стафилококки также способны изменять свои свойства под влиянием магнитного поля, отличающегося от фоновых значений. Вместе с тем комплексного изучения влияния магнитного поля, сопоставимого по своим характеристикам с аномальным геомагнитным полем региона КМА, на биологические свойства стафилококков, связанные с проявлением вирулентности и персистентности, ранее не проводилось.
Целью работы явилось исследование влияния магнитного поля, сопоставимого с геомагнитным полем региона КМА, на биологические свойства стафилококков, определяющие их вирулентность и персистентность при воспроизведении экспериментальной инфекции.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для моделирования воздействия аномального геомагнитного поля региона КМА использовалось установка, состоящая из высокостабилизи-рованного источника постоянного тока и колец Гельмгольца с радиусом 1,5 м. Внутри колец создавалось постоянное магнитное поле с индукцией 3х10-4 Тл, вектор которого находился в суперпозиции с вертикальной составляющей вектора геомагнитного поля. Лабораторные животные (мыши СБЛхС57БЬ6) помещались в магнитное поле за 2 недели до начала эксперимента с целью адаптации к условиям среды обитания. Животные контрольной группы находились при фоновых значениях естественного геомагнитного поля. Поскольку при экспериментальной стафилококковой инфекции в почечной ткани животного наблюдаются стабильные и высокие показатели
микробной обсеменённости, то именно этот орган был выбран в качестве объекта для выделения микроорганизмов. Экспериментальная стафилококковая инфекция создавалась путём внутри-брюшинного введения животным сублетальной взвеси суточной культуры Staphylococcus aureus в объёме 0,5 мл. Вскрытие мышей производили спустя 1, 3, 7 и 14 суток после заражения после вывода из эксперимента путём дислокации шейных позвонков. После этого извлекали почку, которую взвешивали и гомогенизировали в асептических условиях с добавлением 1 мл изотонического раствора NaCl. Полученную суспензию и её разведения 1:10 и 1:100 в количестве 0,1 мл высевали на чашки Петри с молочно-солевым агаром для выделения популяций стафилококков и определения обсеменённости ткани почки. В дальнейшем у выросших культур S. а^еш определяли структуру популяций (100-150 клонов) по выраженности биологических свойств, связанных с вирулентностью и персистентностью. Для этого изучали гемолитическую, ДНК-азную, фибрино-литическую, лецитиназную, антилизоциную и антикомплементарную активности клонов популяции стафилококков. Определение гемолитической активности проводилось на чашках с МПА, содержащих 3% взвеси эритроцитов барана. ДНК-азная активность изучалась по методу А.М. Смирновой и соавт. [12]. Изучение фибринолити-ческой активности проводили по усовершенствованному методу Кристи [12], лецитиназной - по методике
Г.Н. Чистовича [13]. Определение антилизоцим-ной и антикомплементарной активностей проводили по О.В. Бухарину с соавт. [5]. Статистическую обработку и анализ данных проводили с помощью пакета программ Microsoft Office Excel 2007 для Windows 7.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Экспериментальное изучение микробной об-семенённости ткани почки показало, что развитие инфекционного процесса в организме мышей, вне зависимости от уровня напряжённости магнитного поля, сопровождалось увеличением показателя к 7 суткам с последующим снижением его значения к концу эксперимента (табл.). Однако при этом в организме животных, подвергавшихся воздействию магнитного поля повышенной напряжённости, на 3, 7 и 14 сутки от начала эксперимента количество колониеобразующих единиц на грамм веса исследуемого органа достоверно превышало аналогичные показатели, определённые у контрольной группы мышей.
Таблица
Динамика изменения структуры популяций стафилококков и обсеменённости почек мышей при развитии экспериментальной стафилококковой инфекции в условиях воздействия магнитных полей различной напряжённости
Показатель Ис- ход- ная Сроки воздействия и характер магнитного поля
Аномальное магнитное поле Фоновое геомагнитное поле
1 сутки 3 сутки 7 сутки 14 сутки 1 сутки 3 сутки 7 сутки 14 сутки
Гемолитическая активность, % клеток 83,4± 4,2 61,2± 2,7 73,5± 3,1 93,2± 3,2 57,9± 4,3 41,2± 2,4 46,4± 3,1 52,3± 2,7 37,6± 2,6
Лецитиназная активность, % клеток 78,7± 3,7 60,1± 3,2 71,6± 2,8 86,1± 2,7 60,5± 3,1 51,4± 2,1 58,5± 2,8 62,1± 2,1 51,4± 3,1
ДНК-азная активность, % клеток 64,1± 2,2 68,2± 2,7 66,5± 2,4 67,7± 4,1 67,5± 3,4 66,3± 3,3 65,6± 2,2 68,1± 3,6 65,4± 3,8
Фибринолитическая активность, % клеток 71,4± 3,3 69,7± 2,2 68,6± 3,6 70,4± 2,5 66,8± 3,6 67,2± 4,1 67,8± 3,2 71,1± 3,5 68,4± 2,8
Антилизоцимная активность, % клеток 81,2± 2,7 78,1± 2,2 65,6± 3,2 55,6± 4,1 70,8± 2,5 75,4± 2,7 69,8± 3,3 62,3± 2,1 76,1± 2,2
Антикомплементар-ная активность, % клеток 77,6± 3,8 75,2± 2,5 66,1± 3,2 53,1± 2,8 65,7± 3,3 74,7± 2,8 69,2± 2,2 59,1± 2,0 72,4± 2,1
Обсеменённость ткани почки, микробных тел/мг 31,3± 2,2 65,4± 5,6 169,1 ±11,2 95,2± 6,3 28,3± 4,4 57,6± 5,7 123,3 ±9,6 67,6± 5,1
Что касается биологических свойств, связанных с вирулентностью, то здесь также установлена определённая зависимость степени их выраженности от условий, в которых содержались животные с экспериментальной инфекцией. Так, наиболее выраженной была изменчивость популяции по гемолитической активности. На протяжении всего эксперимента, начиная с 3-х суток, пропорция гемолитически активных клеток в популяциях, выделенных от животных, находившихся в условиях магнитного поля повышенной напряжённости, была достоверно выше, чем в популяциях от мышей контрольной группы (93,2±3,2% и 52,3±2,7% на 7-е сутки; 57,9±4,3% и 37,6±2,6% - на 14-е сутки). Так же, как и уровень обсеменённости почек мышей, показатель снижался к концу срока наблюдения, что может свидетельствовать о переходе инфекционного процесса в период выздоровления и освобождения от патогенного агента. Аналогичные изменения зарегистрированы и в отношении лецитиназной активности, хотя их выраженность была меньшей. В то же время достоверных изменений структуры популяций стафилококков по фибринолитической и ДНК-азной активности не отмечалось. С учётом имеющихся в литературе сведений о патогенетической роли гемолизинов и лецитиназы стафилококков можно утверждать, что в организме мышей, пребывавших в условиях постоянного воздействия магнитного поля повышенной напряжённости, при инфицировании стафилококком
происходит отбор более вирулентных клонов в составе популяции возбудителя.
Характеризуя изменения изученных персистентных характеристик стафилококков необходимо отметить, что, в отличие от факторов, связанных с вирулентностью, к 7-му дню эксперимента (течения экспериментальной инфекции) структура популяций стафилококков, выделенных от мышей обеих групп, характеризовалась наибольшей степенью гетерогенности как по ан-тилизоцимной, так и по антикомплементарной активности. К концу же эксперимента, когда снижалась обсеменённость почек мышей, степень гетерогенности популяций по персистентным характеристикам снижалась, что свидетельствует о перестройке возбудителя, направленной на его сохранение в условиях действия факторов анти-инфекционной защиты организма животных. Однако если сопоставить степень проявления анти-лизоцимной и антикомплементарной активности у стафилококков, выделенных от мышей различных групп, то можно отметить большую выраженность антилизоцимного и антикомплементар-ного признаков в популяциях возбудителя, выделенных от мышей, находившихся под воздействием магнитного поля повышенной напряжённости. Следовательно, стафилококкам для обеспечения своего выживания в условиях действия аномальных магнитных полей региона КМА, необходимо более высокая активность систем,
обеспечивающих инактивацию факторов антиин-фекционной защиты организма хозяина.
Основным условием возникновения инфекционного заболевания является патогенность и вирулентность возбудителя, т.е. его способность закрепляться в определенном биотопе макроорганизма, проникать во внутреннюю среду организма, а также подавлять или нейтрализовать защитные приспособления макроорганизма. Однако степень патогенности (вирулентность) не всегда является определяющим фактором для возникновения инфекционного заболевания. По мнению
О.В. Бухарина и В.Ю. Литвина [5], патогенность не столько (иногда не сколько) свойство микроорганизма, но и функция организма хозяина, иммунный статус которого «разрешает» тот или иной патогенез инфекции. Выживание бактерий в макроорганизме реализуется через их адаптацию к факторам защиты хозяина и может быть связано с инактивацией последних. В настоящее время установлено, что микроорганизмы способны подавлять многие факторы естественной резистентности организма хозяина, такие как лизоцим, комплемент, лактоферрин и т.д. [3]. Поэтому наряду с оценкой выраженности у микроорганизмов биологических свойство, определяющих их вирулентный потенциал, необходимо исследовать и степень выраженности персистентных свойств.
Одной из основных особенностей системы паразит-хозяин является генотипическая и фенотипическая неоднородность популяции паразита и хозяина и это лежит в основе причин их постоянной изменчивости. Генетическая и фенотипическая неоднородность популяций возбудителя -это приспособительный признак, обеспечивающий существование паразитов в разнообразных меняющихся условиях среды обитания [2]. Поэтому исследование зависимости реакции популяций стафилококков при развитии экспериментальной инфекции в условиях воздействия магнитных полей различной напряжённости актуально как для фундаментальной, так и для практической медицины.
Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о том, что при развитии экспериментальной стафилококковой инфекции в организме мышей в составе популяций возбудителя происходит отбор высоковирулентных клонов, способных реализовать патогенный потенциал микроорганизма. При этом в соответствии с динамикой развития инфекционного процесса минимальная гетерогенность популяции по изучаемым признакам вирулентности соответствовала периоду разгара процесса, что подтверждалось увеличением степени обсеменённости почек животных. По мере разрешения инфекции гетерогенность популяции по признакам вирулентности
увеличивается, что способствует адаптации возбудителя к меняющейся среде его обитания. Изменения же признаков, определяющих персистентный потенциал стафилококка, имели прямо противоположную направленность: в период разгара заболевания гетерогенность популяций по антилизоцимной и антикомплементарной активности увеличивалась, а к концу его - уменьшалась, давая возможность микроорганизму выжить в условиях выраженного пресса со стороны системы антиинфекционной защиты хозяина. Однако если данная закономерность была одинакова для мышей обеих групп, то степень выраженности исследованных признаков зависела от условия содержания животных. Tак, в организме мышей, подвергавшихся длительному и непрерывному воздействию магнитного поля повышенной напряжённости, степень проявления факторов вирулентности и, в особенности, факторов перси-стенции (антилизоцимная и антикомплементар-ная активность) в популяциях стафилококков была статистически достоверно более выражена, чем в условиях воздействия фонового геомагнитного поля.
Tаким образом, в условиях длительного и непрерывного воздействия на биологические объекты магнитного поля, сопоставимого по своим характеристикам с аномальным геомагнитным полем региона Курской магнитной аномалии, развитие инфекционного процесса, вызванного стафилококком, сопровождается более выраженной, чем в условиях фоновых значений геомагнитного поля, перестройкой его популяции, направленной на проявление вирулентных и персистентных свойств возбудителя.
ЛИTEPATУPA
1. Бельский В.В., Попов М.П., Калуцкий П.В., Киселева В.В. Биофизические и медико-биологические аспекты магнитобиологии. - Курск, 1997. - 143 с.
2. Беляков В.Д., Голубев Д.Б., Каминский Г.Д., Тец В.В. Саморегуляция паразитарных систем. -Л., 1987. - 234 с.
3. Бухарин О.В. Патогенные бактерии в природных экосистемах. - Екатеринбург: УрО PAH, 1997. -277 с.
4. Бухарин О.В. Динамика видового состава, антили-зоцимной активности и антибиотикорезистентно-сти возбудителей хирургической инфекции мягких тканей // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. - 1997. - № 4. - С. 51-54.
5. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий. - M.: Mедицина, 1999. - 368 с.
6. Бухарин О.В., Гинцбург А.Л., Романова Ю.М. Mе-ханизмы выживания бактерий. - M.: Mедицина, 2005. - 367 с.
